高考化學一輪復習 專題二十五 實驗方案的設計與評價 考點二 探究組成、性質的實驗方案的設計與評價教學案

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1　化學實驗方案的設計 (1)化學實驗方案設計的基本要求 (2)化學實驗設計的基本內容 (3)實驗方案設計的基本思路 (4)實驗方案設計的步驟 ①明確目的、原理 認真審題，明確實驗目的，弄清題給信息，結合已學知識，通過類比、遷移、分析等明確實驗原理。 ②選擇儀器、藥品 根據實驗目的和原理、反應物和生成物的性質、反應條件，如反應物和生成物的狀態(tài)、能否腐蝕儀器、反應是否需要加熱及溫度是否可控制在一定的范圍等，選擇合理的儀器和藥品。 ③設計裝置、步驟 根據實驗目的和原理，以及所選用的儀器和藥品，設計出合理的實驗裝置和完整而又簡明的實驗操作步驟。 ④記錄現象、數據 觀察實驗現象，全面而準確地記錄實驗過程中的現象和數據。 ⑤分析得出結論 根據實驗觀察到的現象和記錄的數據，通過分析、計算、推理等方法，得出正確的結論。 (5)實驗方案設計的注意事項 ①實驗操作順序 裝置選擇與連接→氣密性檢查→加固體藥品→加液體藥品→開始實驗(按程序)→拆卸儀器→其他處理等。 ②加熱操作先后順序的選擇 若氣體制備實驗需加熱，應先加熱氣體發(fā)生裝置，通入氣體排出裝置中的空氣后，再給實驗中需要加熱的物質加熱。目的是：a.防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；b.保證產品純度，防止反應物或生成物與空氣中的物質反應。熄滅酒精燈的順序則相反。 ③實驗中試劑或產物防止變質或損失 a．實驗中反應物或產物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水； b．易揮發(fā)的液體產物要及時冷卻； c．易揮發(fā)的液體反應物，需在反應裝置中加裝冷凝回流裝置(如長導管、豎直的干燥管、冷凝管等)； d．注意防止倒吸的問題。 ④儀器選用及連接順序 (6)化學實驗設計要做到“六防” ①防爆炸：點燃可燃性氣體(如H2、CO、CH4等)或用CO、H2還原CuO(或Fe2O3)之前要檢驗氣體的純度。 ②防暴沸：加熱液體混合物時要加入沸石。 ③防氧化：實驗過程中要防止易被氧化的物質與空氣中的O2接觸，如H2還原CuO時要“先滅燈后停氫”。 ④防水解：實驗制取易吸水、潮解、水解的物質要在裝置的前后增加干燥裝置。 ⑤防倒吸：實驗中使用或制取極易溶于水的氣體(如NH3、HCl等)要設置防倒吸裝置。 ⑥防污染：實驗中使用或制取有毒氣體(如Cl2、SO2、CO、NO2、NO、H2S等)，要進行尾氣處理。 學霸巧學卡　解答實驗方案設計題應注意的問題 (1)藥品和裝置是部分給出還是有剩余 若藥品和裝置是部分給出，則應作必要的補充，若有剩余，則應進行篩選。 (2)題目條件有無特殊要求 如采用最簡單或最合理的實驗步驟，這些要求對考慮反應原理、選擇藥品和裝置、確定操作步驟都作了限定，必須高度重視。 (3)實驗過程中的隱蔽性操作 如某些必要的干燥、除雜、冷凝等，這些都是實驗中必不可少的操作，但容易被忽略。 (4)藥品和儀器的規(guī)格 有些題目要求指出藥品的名稱，如有些藥品應準確描述為硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、飽和NaHCO3溶液、NaOH溶液等，此外也應注意某些儀器的規(guī)格。 (5)會畫簡單的實驗裝置圖 考綱要求能夠繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖，可用“裝置圖示意”表示。補畫裝置圖的題目中，裝置圖畫得不準確也會失分。 (6)其他應注意的問題 冷凝回流、冷卻、防倒吸問題，具有特殊作用的實驗改進裝置等。如為使分液漏斗中的液體順利流出，用橡皮管連接成連通裝置；為防止氣體從長頸漏斗中逸出，可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套一支小試管等。 2　化學實驗方案設計的類型 (1)物質性質實驗方案的設計 ①在進行性質實驗方案的設計時，要充分了解物質的結構、性質、用途與制法之間的相互關系，要根據物質的結構特點，設計化學實驗方案來探究或驗證物質所具有的一些性質。 ②研究物質性質的基本方法：觀察法、實驗法、分類法、比較法等。 ③研究物質性質的基本程序：觀察外觀性質—預測物質性質—實驗和觀察—解釋及結論。圖示如下： (2)物質檢驗實驗方案的設計 通過特定的反應現象，推斷被檢驗物質是否存在。其圖示如下： 物質檢驗 在對物質進行檢驗或鑒別時，一般的原則是： ①給出n種物質進行鑒別，一般只需檢驗n－1種即可； ②物理和化學方法可并用，一般先用物理方法(如物質的顏色、氣味、水溶性等)，再用化學方法； ③設計的實驗步驟越簡單越好，實驗現象越明顯越好； ④有干擾離子存在時，應先排除干擾，以免得出錯誤的結論。 3　化學實驗方案的評價 (1)化學實驗評價的內容 ①評價實驗原理——是否明確、合理。 ②評價實驗方案——是否安全、可行。 ③評價藥品、儀器——是否方便、易得。 ④評價實驗現象和結論——是否明顯、清晰。 (2)實驗方案優(yōu)劣的選擇 ①選擇 包括儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇包括發(fā)生裝置(幾種基本類型)、凈化裝置(除雜質的試劑與順序)、反應裝置、收集裝置、尾氣處理裝置的選擇；藥品的選擇包括種類、濃度、物質狀態(tài)等的選擇；連接方式的選擇，包括儀器的先后順序、導管接口的連接方式等的選擇。 ②評價 對幾個實驗方案的正確與錯誤、嚴密與不嚴密、準確與不準確作出判斷。要考慮是否合理、有無干擾現象、經濟上是否合算和對環(huán)境有無污染等。 ③最佳方案的選用 幾個實驗方案都能達到目的，應分析各方案的優(yōu)劣并選出其中最佳的—個。所謂最佳，無非是裝置最簡單、藥品容易取得且價格低廉、原料利用率高、現象明顯、無干擾物質以及無污染等。 (3)化學實驗評價的五大視角 ①可行性視角：只有合理且切實可行的實驗方案才有意義。可行性是方案的第一要素，評價方案時應注意從實驗原理和操作兩個方面分析： a．理論上要科學合理。 b．操作上要簡單可行。 ②經濟效益視角：評價一種實驗方案，不僅要從科學性上判斷是否可行，還要從經濟效益上考慮是否切合實際。 ③綠色化視角 a．分析實驗藥品是否有毒，是否會造成環(huán)境污染； b．儀器藥品是否價格低廉、便宜易得； c．反應是否充分，原子經濟性強。 ④安全性視角 a．避免炸裂：受熱不均勻、液體倒吸、氣流不暢、易燃氣體中混有助燃氣體等。 b．防污染：有毒尾氣未經處理、剩余藥品隨意丟棄、實驗產生的廢液肆意傾倒等。 c．防失火：點燃或熄滅酒精燈的方法不正確、易燃試劑與明火接觸等。 d．防吸水：極易水解、吸水性強(潮解)的物質未密封保存或與潮濕空氣接觸，大量吸水導致液體溢出或藥品變質等。 ⑤規(guī)范性視角 a．儀器的安裝與拆卸。 b．試劑添加的順序與用量。 c．加熱的方式方法和時機。 d．儀器的查漏、氣密性檢驗。 e．溫度計的規(guī)范使用、水銀球的位置。 f．實驗數據的讀取。 g．冷卻、冷凝的方法等。 4　探究型實驗 (1)探究實驗題的結構特點 實驗探究題主要考查學生的化學實驗探究能力和科學表達能力。試題往往以一個具體的化學問題或化學現象為背景，在實驗結果不知曉的情況下，由實驗者自行設計實驗方案進行探究的，因此就會涉及結果假設和設計方案以及預測現象、結果的內容。 (2)探究性實驗的常見類型 ①對未知產物的探究 通過化學反應原理猜測可能生成哪些物質，對這些物質逐一進行檢驗來確定究竟含有哪些物質。雖然探究性實驗主要考查學生的探究能力，但在問題中常常包含了對實驗基礎知識的考查。如： a．常見物質分離的提純方法：結晶法、蒸餾法、過濾法、升華法、萃取法、滲析法等。 b．常見氣體的制備、凈化、干燥、收集等方法。 c．熟悉重點的操作：氣密性檢查、測量氣體體積、防倒吸、防污染等。 ②物質性質的探究 a．在探究過程中往往可以利用對比實驗，即設置幾組平行實驗來進行對照和比較，從而研究和揭示某種規(guī)律，解釋某種現象形成的原因或證明某種反應機理。 b．無機物、有機物性質的探究，必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎上，大膽猜想，細心論證。脫離元素化合物知識，獨立看待實驗問題是不科學的，只有靈活運用已有的元素化合物知識，才能變探究型實驗為驗證型實驗，使復雜問題簡單化。 (3)解答探究性實驗題的基本思路可用以下流程圖表示 提出問題→提出猜想→設計驗證方案→觀察實驗發(fā)現特殊現象，提出新猜想現象→得出結論 ①提出問題 要提出問題，首先得發(fā)現問題，對題給信息進行對比、質疑，通過思考提出值得探究的問題。此外，實驗中出現的特殊現象也是發(fā)現問題、提出問題的重要契機。 ②提出猜想 所謂猜想就是根據已有知識對問題的解決提出幾種可能的情況。有些問題，結論有多種可能(即猜想)，只能通過實驗進行驗證。 ③設計驗證方案 提出猜想后，就要結合題給條件，設計出科學、合理、安全的實驗方案，對可能的情況進行探究。實驗設計中，關鍵是試劑的選擇和實驗條件的控制。 ④觀察實驗現象，得出結論 根據設計的實驗方案和觀察到的實驗現象進行推理分析或計算分析，從而得出結論。 1.下列敘述Ⅰ和Ⅱ均正確并有因果關系的是(　　) 選項 敘述Ⅰ 敘述Ⅱ A KNO3的溶解度大 用重結晶法除去KNO3中混有的NaCl B BaSO4難溶于酸 用鹽酸和BaCl2溶液檢驗SO C NH3能使酚酞溶液變紅 NH3可用于設計噴泉實驗 D Ca(OH)2能制成澄清石灰水 可配制2.0 molL－1的Ca(OH)2溶液 答案　B 解析　A中的兩個陳述均正確，但用重結晶法除去KNO3中混有的NaCl主要是利用二者溶解度受溫度影響不同的原理；B中利用了常見難溶性鋇鹽中只有BaSO4難溶于酸的原理，正確；C中NH3溶于水呈堿性與NH3可做噴泉實驗沒有關系，NH3可做噴泉實驗是因為NH3極易溶于水；D中陳述Ⅱ錯誤，Ca(OH)2是微溶物質，不可能配制出2.0 molL－1 的Ca(OH)2溶液。 2．下列從原料及有關試劑分別制取相應的最終產物的設計中，理論上正確、操作上可行、經濟上合理的方案是哪個？ 方案1　CCOCO2Na2CO3 方案2　CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2 方案3　CaOCa(OH2)溶液NaOH溶液 方案4　FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液 答案　方案3 解析　C在空氣中燃燒不能得純凈的CO，方案1不合理；AgNO3溶液價格較高，不經濟，方案2不合理；Fe在O2中燃燒的產物是Fe3O4而不是Fe2O3，方案4不合理。 　[考法綜述]　近年來高考越來越注重化學中的科學探究方法及化學實驗方案的設計，應對此類考點時，需要掌握化學實驗方案設計的題型特點及解題方法思路，而對于物質性質的探究與評價類試題，解題時首先要明確實驗目的，然后結合所給實驗裝置或實驗步驟分析反應原理，分析出可能具有哪些性質、能用哪些方法來驗證、方案是否完整合理、有無干擾現象、經濟上是否合算和是否存在環(huán)境污染等問題，最后整理出解題思路。 命題法1　物質性質實驗方案的設計 典例1　　氯氣是一種重要的化工原料。某學習小組在實驗室中利用如圖所示裝置制取氯氣并探究其性質。 請回答下列問題： (1)實驗室用二氧化錳和濃鹽酸共熱制取氯氣，發(fā)生裝置中除圓底燒瓶、酒精燈和導管外還需用到的玻璃儀器有________。 (2)裝置A中盛放的試劑是________。 (3)實驗過程中觀察到C中品紅溶液褪色，推測B裝置中發(fā)生反應的離子方程式為________________。為了證明FeBr2與Cl2確實發(fā)生了此反應，進行了下列實驗，請將實驗步驟補充完整。 實驗后，取少量B中溶液，______________。 (4)吸收尾氣一段時間后，經分析：D中溶液仍呈強堿性，且一定存在Cl－、OH－和SO。對于可能存在的其他陰離子，該學習小組提出以下3種假設。 假設1：只存在SO； 假設2：只存在ClO－； 假設3：既不存在SO，也不存在ClO－。 ①判斷不可能同時存在SO和ClO－的理由是__________。 ②現限選以下試劑，設計實驗方案，進行實驗，請完善實驗步驟并填寫預期現象。 a．3 mol/L硫酸 b．0.01 mol/L KMnO4溶液 c．1 mol/L BaCl2溶液 d．淀粉碘化鉀溶液 e．酚酞溶液 步驟一：取少量吸收液分裝于甲、乙兩試管中。 步驟二：向甲試管中滴加少量________(填序號)，若溶液____________(填現象)，則假設1成立。 步驟三：向乙試管中滴加少量________(填序號)，若溶液______(填現象)，則假設2成立，寫出反應的離子方程式：___________。 [解析]　(1)MnO2盛放在圓底燒瓶中，濃鹽酸盛放在分液漏斗中。 (2)加熱條件下MnO2與濃鹽酸反應生成的Cl2中含有HCl，用飽和食鹽水可除去HCl。 (3)實驗過程中觀察到C中品紅溶液褪色，說明FeBr2溶液中的Fe2＋、Br－分別全部被Cl2氧化為Fe3＋、Br2，其反應的離子方程式為2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋6Cl－＋2Br2，只要證明反應后的溶液中既存在Fe3＋又存在Br2即可說明發(fā)生了該反應，Fe3＋可用KSCN溶液檢驗，Br2可根據其溶解在CCl4溶液中的顏色來檢驗。 (4)①因SO具有還原性，ClO－具有氧化性，二者能發(fā)生氧化還原反應，所以不能大量共存。②假設1只存在SO，可利用SO具有還原性，能使酸性KMnO4溶液褪色來證明。假設2只存在ClO－，可利用ClO－在酸性條件下具有強氧化性，能將I－氧化為I2，I2遇淀粉變藍色來證明。 [答案]　(1)分液漏斗　(2)飽和食鹽水　(3)2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋6Cl－＋2Br2　滴加KSCN溶液；另取少量B中溶液，加入CCl4溶液萃取　(4)①SO和ClO－能發(fā)生氧化還原反應，不能共存?、赼b　褪色　ad　變藍色　ClO－＋2I－＋2H＋===Cl－＋I2＋H2O 【解題法】　物質性質實驗題的解題策略和答題規(guī)范 (1)解題策略 性質驗證型實驗題的關鍵是結合題目要求和所給的儀器、裝置以及所給的試劑，了解命題的意圖。一般思路是： ①已給出試劑或裝置(儀器)的實驗 該類題目的關鍵是通讀全題，結合題意或元素化合物的性質，弄清楚在某一儀器處發(fā)生的反應或該反應的現象，同時要理解設置的儀器或裝置的目的。這樣問題就能迎刃而解。 ②已知反應或反應現象及儀器操作要求 該類題目的關鍵是根據題目的現象或操作要求等，通過所學元素化合物性質或化學實驗的儀器使用和基本操作，確定此處缺少的試劑或缺少的裝置或儀器。 (2)答題規(guī)范 注意回答問題時，一定要錘煉語言，使自己的語言描述準確、規(guī)范，避免“心里知道卻說不清”的現象。如對實驗的描述可按“操作、現象、結論”的順序組織語言。另外敘述要精確，表達要清楚。 命題法2　探究型實驗設計 典例2　　Na2O2是常用的強氧化劑，CO和H2是常用的還原劑。某學習小組以“探究過氧化鈉能否氧化CO、H2”為目標開展下列研究： 【提出假設】假設1：過氧化鈉只氧化CO； 假設2：過氧化鈉只氧化H2； 假設3：______________________________________________。 【查閱資料】赤熱的焦炭能與水蒸氣反應生成CO和H2，同時CO與水蒸氣在高溫下反應生成少量的CO2。 【設計實驗】學習小組的同學根據實驗目標設計如下實驗(假設裝置中藥品都充足) 主要實驗步驟：①連接裝置并檢查裝置氣密性；②點燃A處酒精燈，緩慢通入水蒸氣，待裝置內空氣排盡后，點燃C處酒精燈；③淺黃色的過氧化鈉熔融完全變白色時，熄滅C處酒精燈；④繼續(xù)通入水蒸氣至C處玻璃管冷卻，停止通水蒸氣并熄滅A處酒精燈。實驗過程中，無水硫酸銅沒有變藍色，澄清石灰水沒有變渾濁。 【問題探究】 (1)上述方案有不足之處，請你提出修改建議：_____________。B裝置的作用是________________________________________。 (2)確認步驟②“裝置內空氣排盡”的操作是______________。 (3)預測C處玻璃管里可能發(fā)生的化學反應，寫出反應的化學方程式：_____________________________________________________。 (4)實驗室提供如下試劑：酚酞溶液、氯化鋇溶液、澄清石灰水、鹽酸、硝酸銀溶液、硫酸鐵溶液、硫酸銅溶液。 請你設計實驗方案確認C玻璃管里白色固體的成分并填寫實驗報告(可以補充，也可以不填滿)： 實驗步驟 實驗操作 實驗現象和結論 1 2 3 【應用拓展】設計一個簡單實驗確認白色固體中是否含有過氧化鈉：__________________________________________________。 [解析]　【提出假設】Na2O2具有強氧化性，能氧化H2、CO中的一種或者兩種，據此可提出假設3。 【問題探究】(1)根據題給資料知，焦炭與水蒸氣反應生成CO、H2和少量CO2，由于CO2和水蒸氣都能與過氧化鈉反應，故在H2和CO與過氧化鈉反應之前必須除去水蒸氣和CO2；如果裝置空氣不排出，空氣中的O2與H2、CO反應可能發(fā)生危險，并干擾實驗。 (2)收集尾氣驗純，可以確認裝置內空氣是否排盡。 (3)由于澄清石灰水和無水硫酸銅都沒有現象，說明C中反應無CO2、H2O生成，過氧化鈉由淺黃色變成白色粉末，說明發(fā)生了化學反應，可能是CO或H2或CO和H2與過氧化鈉發(fā)生了反應。 (4)證明白色固體是否含碳酸鈉、氫氧化鈉，不能用澄清石灰水檢驗碳酸鈉，用澄清石灰水會引入OH－，干擾氫氧化鈉的檢驗。 【應用拓展】根據Na2O2能與H2O反應或者利用Na2O2具有漂白性可設計出檢驗Na2O2是否存在的實驗方案。 [答案]　【提出假設】過氧化鈉既能氧化CO，又能氧化H2 【問題探究】(1)在E裝置后的導管處接一個氣球(或放一盞點燃的酒精燈)　吸收CO、H2混合氣體中的水蒸氣和二氧化碳 (2)在E處收集一試管氣體，點燃，若氣體安靜燃燒或有輕微的爆鳴聲，證明裝置內空氣已排盡 (3)Na2O2＋H22NaOH　Na2O2＋CONa2CO3 (4) 實驗步驟 實驗操作 實驗現象和結論 1 取少量白色固體溶于水，加入足量的氯化鋇溶液 若產生白色沉淀，則說明白色固體中含有碳酸鈉；若無現象，則說明白色固體中不含碳酸鈉 2 在第1步的上層清液中滴加酚酞溶液 若溶液變紅色，則說明白色固體中含有氫氧化鈉；否則，不含氫氧化鈉 【應用拓展】取少量白色固體溶于水，無氣泡產生，則說明白色固體中不含過氧化鈉(或向溶液中滴加酚酞溶液，若紅色不褪色，則說明白色固體中不含過氧化鈉，否則白色固體中含過氧化鈉) 【解題法】　解探究性實驗題的主要方法 (1)從表格中提取有效信息 此類題目中經常給出表格，大多數表格中設置橫標目和縱標目，圍繞所探究的主題，給出實驗編號、實驗目的、實驗條件以及實驗數據，它是提供一個有序的框架。解題時首先要看清縱橫標目所表示的含義，以變量和不變量為兩條線索分析各數據之間的關系，找出變化規(guī)律。 (2)變量控制的方法 ①單一變量原則：控制其他因素不變，只改變其中一個因素(要研究的因素)，觀察其對實驗結果的影響。遵循單一變量原則，即“變一定多”，既便于對實驗結果進行科學的分析，又能增強實驗結果的可信度和說服力。 ②對照原則：通常一個實驗分為實驗組和對照組。實驗組是接受實驗變量處理的對象組。 (3)假設的方法 假設時一般是根據已有知識對問題的成因提出猜想，對探究的方向和可能出現的實驗結果進行推測與假設。 ①要緊密聯系探究主題，明確假設要求，不能作出與探究主題不符的假設。 ②充分利用題給假設尋找線索，找出假設的角度，完成其他的假設。 a．要注意假設的指向性，假設要有依據，即根據自己已有的認知結構，運用科學的方法進行假設； b．假設的結果和現象應有因果聯系，假設時無需考慮假設的結論是否正確，只要對問題可能的答案作出假設即可； c．假設要有可檢驗性，假設的結果和因素之間的關系正確與否，可以設計一定的方案去檢驗。 命題法3　工藝流程中的實驗分析 典例3　　二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質)。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設計實驗流程如下： (1)洗滌濾渣A的目的是為了除去________(填離子符號)，檢驗該離子是否洗凈的方法是_____________________________________。 (2)第②步反應的離子方程式是____________________________，濾渣B的主要成分是________。 (3)萃取是分離稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP________(填“能”或“不能”)與水互溶。實驗室進行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有________、燒杯、玻璃棒、量筒等。 (4)取上述流程中得到的Ce(OH)4產品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.1000 molL－1 FeSO4標準溶液滴定至終點時(鈰被還原為Ce3＋)，消耗25.00 mL標準溶液。該產品中Ce(OH)4的質量分數為________。 [解析]　(1)濾渣洗滌的目的是除去表面吸附的離子，本題中的離子有Fe3＋、Cl－，而主要除去Fe3＋，否則在后續(xù)實驗中被沉淀使產品不純； (2)根據流程第②步反應是氧化還原反應，二氧化硅不溶于酸； (3)萃取劑與原溶劑不能互溶； (4)根據Ce(OH)4　～　Fe2＋ 208 g 1 mol m 0.100025.0010－3 m＝0.52 g，純度為0.52/0.536＝97.0%。 [答案]　(1)Fe3＋　取最后一次洗滌液少許于試管中，然后加入幾滴硫氰化鉀溶液，若未見紅色，則該離子洗凈，反之，未洗凈(其他合理答案均可) (2)2CeO2＋6H＋＋H2O2===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑　二氧化硅(其他合理答案均可) (3)不能　分液漏斗 (4)97.0% 【解題法】　解答流程圖的方法和步驟 由于題給信息比較新穎，且信息量較大，在解題時首先要保持平和的心態(tài)，認真審題，從中找到解題的突破點。 (1)第一步，瀏覽全題，整體分析。 ①讀題頭，明目的，劃原料產品。 由于題頭一般是簡單介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的(包括副產品)，因此通過閱讀流程圖的題頭，同學們首先明確目的，劃出原料和產品(包括副產品)。 ②讀流程，析過程，推各步物質。 分析推斷出各步所得的物質，重點分析下列關系： a．原料與產品：從某種原料出發(fā)，要得到最終產品，必須除去什么元素、引進什么元素？有時需要逆推。 b．步驟與目的：加入某種試劑，采取這樣的方法，其目的是什么？一般只考慮與后面提問有關的步驟，其他不必清楚。 (2)第二步，看清要求，分段解決。 ①讀信息，找規(guī)律，用規(guī)律解題。 題干部分除框圖外，還包括圖下提供的信息，新信息是一些課本上未出現過但題中必須要用到的知識。所給信息一定有用，而且一定用到，有時還需分解、重組、遷移到本題中來。要求先養(yǎng)成良好的做題習慣，閱讀題干時要隨手畫出題目中的相關信息，找出信息規(guī)律，應用信息規(guī)律推出上一步沒有推出的物質。 ②讀設問，逐空填答，用語要規(guī)范。 一般是5～6個問題左右，要逐空逐問地回答，用詞要準確，語言要簡練，化學用語要規(guī)范、化學或離子方程式要配平。 1．某同學將光亮的鎂條放入盛有NH4Cl溶液的試管中，有大量氣泡產生。為探究該反應原理，該同學做了以下實驗并觀察到相關現象，由此得出的結論不合理的是(　　) 選項 實驗及現象 結論 A 將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍 反應中有NH3產生 B 收集產生的氣體并點燃，火焰呈淡藍色 反應中有H2產生 C 收集氣體的同時測得溶液的pH為8.6 弱堿性溶液中Mg也可被氧化 D 將光亮的鎂條放入pH為8.6的NaHCO3溶液中，有氣泡產生 弱堿性溶液中OH－氧化了Mg 答案　D 解析　解答本題時，首先要通過實驗及現象對此反應作出準確的分析：氯化銨溶液與鎂條反應生成氯化鎂、氨氣和氫氣，A、B項合理；因NH3H2O電離而使溶液顯弱堿性，在弱堿性溶液中鎂也可被氧化，C項合理；將鎂條放入pH為8.6的NaHCO3溶液中，有氣泡產生，根據C項實驗知，應是鎂與溶液中的H＋作用產生了氫氣，D項不合理。 2．利用如圖所示裝置進行下列實驗，能得出相應實驗結論的是(　　) 選項 ① ② ③ 實驗結論 A 稀硫酸 Na2S AgNO3與 AgCl的濁液 Ksp(AgCl)> Ksp(Ag2S) B 濃硫酸 蔗糖 溴水 濃硫酸具有脫水性、氧化性 C 稀鹽酸 Na2SO3 Ba(NO3)2 溶液 SO2與可溶性鋇鹽均可生成白色沉淀 D 濃硝酸 Na2CO3 Na2SiO3 溶液 酸性：硝酸> 碳酸>硅酸 答案　B 解析　H2S可直接與AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S，故不能說明Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)，A錯誤。濃硫酸滴入蔗糖中，②處試管中觀察到白色固體變黑，證明濃硫酸有脫水性；③處試管中溴水褪色，說明有SO2生成(SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr)，從而證明濃硫酸有氧化性，B正確。SO2與Ba(NO3)2溶液反應可生成白色沉淀BaSO4 [3Ba(NO3)2＋3SO2＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO↑＋4HNO3]，但BaCl2與SO2不反應，C錯誤。濃硝酸揮發(fā)產生的HNO3蒸氣也可直接與Na2SiO3溶液作用生成H2SiO3，故不能得出碳酸酸性大于硅酸的結論，D錯誤。 3．下列實驗方案中，不能達到實驗目的的是(　　) 選項 實驗目的 實驗方案 A 檢驗CH3CH2Br在NaOH溶液中是否發(fā)生水解 將CH3CH2Br與NaOH溶液共熱。冷卻后，取出上層水溶液，用稀HNO3酸化，加入AgNO3溶液，觀察是否產生淡黃色沉淀 B 檢驗Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質 將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變紅 C 驗證Br2的氧化性強于I2 將少量溴水加入KI溶液中，再加入CCl4，振蕩，靜置，可觀察到下層液體呈紫色 D 驗證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2 將FeCl3溶液加入Mg(OH)2懸濁液中，振蕩，可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色 答案　B 解析　CH3CH2Br在NaOH溶液中水解會產生Br－，先加稀硝酸中和NaOH，再加入AgNO3溶液檢驗Br－的存在，A正確；Fe(NO3)2樣品溶于稀硫酸后，在酸性條件下NO能氧化Fe2＋生成Fe3＋，滴加KSCN溶液，溶液一定會變紅，B錯誤；單質氧化性強弱可利用置換反應驗證，C正確；溶解度小的沉淀容易向溶解度更小的沉淀轉化，Mg(OH)2懸濁液中加入FeCl3溶液，沉淀由白色轉化為紅褐色，證明Fe(OH)3的溶解度更小，D正確。 4．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.410－2，K2＝5.410－5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O42H2O)無色，熔點為101 ℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170 ℃以上分解?；卮鹣铝袉栴}： (1)甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物。裝置C中可觀察到的現象是________，由此可知草酸晶體分解的產物中有________。裝置B的主要作用是__________________。 (2)乙組同學認為草酸晶體分解產物中還有CO，為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗。 ①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、________。裝置H反應管中盛有的物質是________。 ②能證明草酸晶體分解產物中有CO的現象是____________。 (3)設計實驗證明： ①草酸的酸性比碳酸的強______________________________。 ②草酸為二元酸______________________________________。 答案　(1)有氣泡逸出，澄清石灰水變渾濁 CO2 冷凝(水蒸氣、草酸等)，防止草酸進入裝置C反應生成沉淀，干擾CO2的檢驗 (2)①F、D、G、H、D、I CuO ②H中黑色粉末變?yōu)榧t色，其后的D中澄清石灰水變渾濁 (3)①向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液，有氣泡產生 ②用NaOH標準溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物質的量為草酸的2倍 解析　(1)結合題給裝置中裝的藥品知，草酸晶體的分解產物中有二氧化碳氣體，所以裝置C中觀察到有氣泡逸出，澄清石灰水變渾濁。通入澄清石灰水前，氣體進行了冷卻，由題中信息知，草酸鈣難溶于水，若氣體不冷卻，則揮發(fā)出的草酸蒸氣也會進入裝置C，與澄清石灰水反應生成沉淀，會干擾CO2的檢驗。 (2)由題給實驗儀器和藥品知，CO應與裝置H中固體反應，可推測裝置H中固體為CuO，CO還原氧化銅生成Cu和CO2氣體，然后把CO2通入到D中，結合裝置H和裝置D中的現象可判斷草酸晶體的分解產物中是否含有CO。檢驗CO之前應先除去CO中混有的CO2，連接順序為A、B、F、D、G、H、D、I。 (3)①向盛有碳酸氫鈉的試管中加入草酸溶液，若有氣泡產生，則證明草酸的酸性強于碳酸。②證明草酸為二元酸可以用氫氧化鈉標準溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物質的量為草酸的2倍。 5．為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規(guī)律的聯系，某同學通過改變濃度研究“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”反應中Fe3＋和Fe2＋的相互轉化。實驗如下： (1)待實驗Ⅰ溶液顏色不再改變時，再進行實驗Ⅱ，目的是使實驗Ⅰ的反應達到__________________。 (2)ⅲ是ⅱ的對比實驗，目的是排除ⅱ中________造成的影響。 (3)ⅰ和ⅱ的顏色變化表明平衡逆向移動，Fe2＋向Fe3＋轉化。用化學平衡移動原理解釋原因：__________________________________ __________________________________________________________。 (4)根據氧化還原反應的規(guī)律，該同學推測ⅰ中Fe2＋向Fe3＋轉化的原因：外加Ag＋使c(I－)降低，導致I－的還原性弱于Fe2＋，用如圖裝置(a，b均為石墨電極)進行實驗驗證。 ①K閉合時，指針向右偏轉，b作________極。 ②當指針歸零(反應達到平衡)后，向U形管左管中滴加0.01 molL－1 AgNO3溶液，產生的現象證實了其推測。該現象是___________ _________________________________________________________。 (5)按照(4)的原理，該同學用上圖裝置進行實驗，證實了ⅱ中Fe2＋向Fe3＋轉化的原因。 ①轉化原因是________________________________________。 ②與(4)實驗對比，不同的操作是________________________。 (6)實驗Ⅰ中，還原性：I－>Fe2＋；實驗Ⅱ中，還原性：Fe2＋>I－。將(3)和(4)、(5)作對比，得出的結論是_________________________ __________________________________________________________。 答案　(1)化學平衡狀態(tài) (2)溶液稀釋對顏色變化的影響 (3)加入Ag＋發(fā)生反應：Ag＋＋I－===AgI↓，c(I－)降低；或增大c(Fe2＋)，平衡均逆向移動 (4)①正 ②左管產生黃色沉淀，指針向左偏轉 (5)①Fe2＋隨濃度增大，還原性增強，使Fe2＋還原性強于I－ ②向右管中加入1 molL－1 FeSO4溶液 (6)該反應為可逆的氧化還原反應，在平衡時，通過改變物質的濃度，可以改變物質的氧化、還原能力，并影響平衡移動方向 解析　(1)溶液顏色不再改變，說明反應2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2已經達到化學平衡狀態(tài)。 (2)本小題考查空白對照實驗的設計。 (3)根據平衡移動原理解釋。 (4)①根據原電池原理，實驗Ⅰ中2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2正向進行，Fe3＋作氧化劑發(fā)生還原反應，故b作正極。②滴加AgNO3溶液后，U形管左管中生成AgI黃色沉淀，使I－的濃度降低，2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2逆向進行，則a極發(fā)生還原反應，a極作正極，故電流表指針向左偏轉。 (5)①c(Fe2＋)升高，導致Fe2＋的還原性強于I－。②當指針歸零后，向右管中加入1 molL－1 FeSO4溶液，也能使平衡逆向移動。 6．碳、硫的含量影響鋼鐵性能，碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉化為氣體，再用測碳、測硫裝置進行測定。 (1)采用裝置A，在高溫下x克鋼樣中碳、硫轉化為CO2、SO2。 ①氣體a的成分是________。 ②若鋼樣中硫以FeS形式存在，A中反應： 3FeS＋5O21________＋3________。 (2)將氣體a通入測硫酸裝置中(如圖)，采用滴定法測定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化學方程式： ______________________________________________________________________________________________________________________。 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相當于硫的質量為y克，則該鋼樣中硫的質量分數：________。 (3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖)，采用重量法測定碳的含量。 ①氣體a通過B和C的目的是___________________________ _________________________________________________________。 ②計算鋼樣中碳的質量分數，應測量的數據是______________ __________________________________________________________。 答案　(1)①O2、SO2、CO2 ②Fe3O4　SO2 (2)①H2O2＋SO2===H2SO4 ② (3)①排除SO2對CO2測定的干擾 ②吸收CO2前、后吸收瓶的質量 解析　本題考查化學方程式的書寫以及化學實驗中的定量計算。 (1)①在高溫下鋼樣中的碳、硫轉化為氧化物，故氣體a中含有CO2、SO2，另外氣體a中還含有過量的O2。②因為反應中生成SO2，根據S元素守恒可知，系數是3的物質為SO2，根據Fe元素守恒可知，系數是1的物質中含有3個Fe原子和4個O原子，為Fe3O4。 (2)①H2O2能將SO2氧化成H2SO4，反應方程式為H2O2＋SO2===H2SO4。②由題意可知，鋼樣中硫全部生成硫酸，因消耗1 mL NaOH為相當于硫y g，故x g鋼樣共含有yz g硫，故硫的質量分數為100%。 (3)①因為氣體a的成分為CO2、SO2、O2，在C裝置中的K2Cr2O7具有強氧化性能吸收SO2，則B裝置只能用于吸收O2。②要測量鋼樣中碳的質量分數，需要知道生成的氣體中CO2的質量，故應測量的數據是CO2吸收瓶在吸收CO2前后的質量，即生成CO2的質量。 7．某研究小組為了探究Fe3＋與I－的反應是否為可逆反應，設計了如下實驗： (1)取少量溶液1于試管中，加入少量淀粉溶液，振蕩，溶液變藍，說明Fe3＋與I－的反應有____________生成(填化學式)。 (2)上述操作1的名稱：____________，所用的主要儀器是____________，上層溶液的顏色為____________。 (3)該小組對下層溶液滴加KSCN溶液未見紅色的原因，提出了下列兩種猜想。 猜想一：______________________________________________； 猜想二：殘留的Fe3＋與SCN－結合生成的Fe(SCN)3濃度極小，其溶液顏色肉眼無法觀察。 為了驗證猜想，在查閱資料后，獲得下列信息： Fe3＋可與[Fe(CN)6]4－反應生成藍色沉淀，用K4[Fe(CN)6]溶液檢驗Fe3＋的靈敏度比用KSCN更高。 (4)若猜想1成立，請寫出該反應的離子方程式：____________________________________________________。 (5)若猜想2成立，請自行設計實驗驗證。 實驗步驟 預期現象與結論 答案　(1)I2 (2)分液　分液漏斗　紫色(或紫紅色) (3)Fe3＋已全部轉化為Fe2＋ (4)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (5) 實驗步驟 預期現象與結論 另取少量下層溶液于試管中，向其中滴加幾滴K4[Fe(CN)6]溶液，振蕩 產生藍色沉淀，則猜想2成立 解析　(1)根據加入少量淀粉溶液，振蕩，溶液變藍，可知Fe3＋與I－的反應有I2生成。 (2)根據操作1得到上層溶液與下層溶液知該操作是分液，用到分液漏斗，上層溶液是碘的苯溶液，呈紫色或紫紅色。 (3)下層溶液滴加KSCN溶液未見紅色，說明該溶液沒有Fe3＋，即Fe3＋全部被I－還原，Fe3＋已全部轉化為Fe2＋，反應為2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。驗證猜想2，即用靈敏度更高的K4[Fe(CN)6]溶液檢驗Fe3＋。 某學習小組按如下實驗流程探究海帶中碘含量的測定和碘的制取。 實驗(一)　碘含量的測定 取0.0100 molL－1的AgNO3標準溶液裝入滴定管，取100.00 mL海帶浸取原液至滴定池，用電勢滴定法測定碘含量。測得的電動勢(E)反映溶液中c(I－)的變化，部分數據如下表： V(AgNO3) /mL 15.00 19.00 19.80 19.98 20.00 20.02 21.00 23.00 25.00 E/mV －225 －200 －150 －100 50.0 175 275 300 325 實驗(二)　碘的制取 另制海帶浸取原液，甲、乙兩種實驗方案如下： 已知：3I2＋6NaOH===5NaI＋NaIO3＋3H2O。 請回答： (1)實驗(一)中的儀器名稱：儀器A________，儀器B________。 (2)①根據表中數據繪制滴定曲線； ②該次滴定終點時用去AgNO3溶液的體積為________mL，計算得海帶中碘的百分含量為________%。 (3)①分液漏斗使用前須檢漏，檢漏方法為__________________ __________________________________________________________。 ②步驟X中，萃取后分液漏斗內觀察到的現象是____________ __________________________________________________________。 ③下列有關步驟Y的說法，正確的是________。 A．應控制NaOH溶液的濃度和體積 B．將碘轉化成離子進入水層 C．主要是除去海帶浸取原液中的有機雜質 D．NaOH溶液可以由乙醇代替 ④實驗(二)中操作Z的名稱是________。 (4)方案甲中采用蒸餾不合理，理由是______________________ __________________________________________________________。 [錯因分析]　實驗數據分析和處理是考查考生思維嚴密性的重要方式，也是考生極易出錯的地方，主要表現在不能根據實驗目的來分析題目中數據的用途及數據之間存在的聯系，特別是對實驗誤差來源分析也是部分考生不能考慮到的。 [解析]　儀器A是坩堝；定容時需用到500 mL容量瓶；實驗到滴定終點時，消耗的AgNO3標準溶液為20.00 mL，若設所得海帶浸取原液中I－濃度為x molL－1，則0.010020＝100x，x＝0.0020，原樣品中碘的物質的量為0.0020 molL－150010－3 L＝110－3 mol；質量為127 gmol－1110－3 mol＝0.127 g；百分含量為100%＝0.635%。步驟Y的目的是將碘轉化為離子形式，反應所用堿液的濃度要合適，同時應該控制堿液的量。操作Z應為過濾。 [答案]　(1)坩堝　500 mL容量瓶 (2)①如圖 ②20.00 0.635 (3)①向分液漏斗中加入少量水，檢查旋塞處是否漏水；將漏斗倒轉過來，檢查玻璃塞是否漏水 ②液體分上下兩層，下層呈紫紅色 ③AB ④過濾 (4)碘易升華，會導致碘的損失 [心得體會]